Ростов В.В.
Цыганков Р.В.
Синяков А.Н.
Степченко А.С.
Яландин М.И.
Юнаков А.Н.
 Статья на сайте eLibrary

Сообщается о результатах теоретических и экспериментальных исследований релятивистской лампы обратной волны (РЛОВ) в длинноволновой части сантиметрового диапазона длин волн (λ≅ 10 см). На основе нелинейной нестационарной модели показано, что выбор приведённого параметра высокочастотного пространственного заряда играет важную роль во всех вариантах наращивания эффективности генератора. Численное моделирование методом крупных частиц и эксперимент подтверждают необходимость минимизации интенсивных полей пространственного заряда. Этот ключевой параметр уменьшается не только со снижением тока электронного пучка, но и благодаря мерам по увеличению предельного тока транспортировки через замедляющую структуру (ЗС) РЛОВ. Такой эффект достигается за счёт приближения электронного пучка к стенкам ЗС в неоднородном магнитном поле. На этом пути позитивным оказалось частичное осаждение тока на ЗС в области торможения электронов. В эксперименте реализован импульсно-периодический режим РЛОВ с тактовой частотой до 250 Гц на несущей частоте 3 ГГц и мощностью (1,0± 0,1) ГВт в импульсах с длительностью (23± 1) нс. Соответствующая степень конверсия мощности из пучка в волну может превышать 50 %.

На английском языке
Pulse-periodic relativistic backward-wave oscillator with an electron beam power conversion efficiency of 50%
Rostov V.V., Tsygankov R.V., Vykhodtsev P.V., Stepchenko A.S., Yalandin M.I. and Yunakov A.N.

We present the results of theoretical and experimental studies of a relativistic backward-wave oscillator in the long-wavelength band of the centimeter-wave range (λ≅ 10 cm). Using a nonlinear nonstationary model, it is shown that the choice of the reduced high-frequency space charge parameter plays an important role in all options for increasing the oscillator efficiency. Numerical simulation using the large-particle method and the experiments confirm the need to minimize the intense space charge fields. This key parameter decreases due not only to a decrease in the electron beam current, but also to an increase in the maximum transport current through the slow-wave structure of the backward-wave oscillator. This effect is achieved by bringing the electron beam closer to the structure walls in a nonuniform magnetic field. In this approach, partial current deposition on the slow-wave structure in the electron deceleration region has proven beneficial. The experiment employed the pulse-periodic regime of operation of the relativistic backward-wave oscillator with a clock frequency of up to 250 Hz at a carrier frequency of 3 GHz and a power of 1.0± 0.1 GW in pulses with a duration of 23± 1 ns. The corresponding degree of the beam-to-wave power conversion can exceed 50%.

DOI: https://doi.org/10.52452/00213462_2025_68_09_733